В поисках определения термина «информация»

Copyright © 2003 ASWL.RU

Project: SWDMType: СтатьяStatus: FinalIdea: А.ПрозоровDocID: $Id: index.html,v 1.4 2003/12/14 13:13:44 proff Exp $

Содержание

1. В поисках определения2. Ускользающая суть «информации»3. Форма и содержание4. Формула количества информации5. Некоторые выводы6. Библиография

В поисках определения

На протяжении огромного количества лет люди находились в поискахрешения вопроса "что «лежит» вначале". Не смотря на то, что ответ до сихпор не найден, сделано не мало. Процесс осознания структур, явлений илиидей, лежащих в начале Универсума (вселенной) бесконечен испералевиден. Любопытно также и то, что многие вещи, понятныеподсознательно, чрезвычайно сложно доказать или, напротив,опровергнуть. Кроме этого, понятно, что по мере углубления поискаколичество нерешенных вопросов растет и вопросы с каждой итерацией, скаждым витком спирали, становятся "интереснее". С одной стороны,количество неопределенности уменьшается, т.к. процесс поиска успешнопродвигается и площадь сферы наших познаний увеличивается, с другойстороны, количество неопределенности растет опережающими темпами, поэтой же причине. Эта причинно-следственная цепочка существует всегда иразорвать ее в общем виде — невозможно.

Проецируя эту общую закономерность на обычные творческие явления,какими, например, являются создание этой статьи, либо информационнойсистемы, можно сказать, что для успешного решения поставленной задачив условиях дефицита ресурсов (реальные условия) нужно четкопредставлять площадь рассматриваемой сферы, которая будет являтьсяграницами той предметной области, которую мы собрались описывать (встатье) или моделировать (в информационной системе).

Такой подход, с одной стороны, исключает детали, находящиеся запределами рассматриваемой сферы предметной области, внося тем самымобъективные неточности, с другой стороны, позволяет сфокусироавться на

том, что находится внутри нее, делая возможным движение вперед.

Осознавая невозможность разрыва вышеуказанной причинно-следственнойцепочки, приходит понимание, что любое творческое явление в большейили меньшей степени содержит объективные неточности, берущие началов существовании границ рассматриваемой области (сферы). Такимобразом, целесообразно говорить о количестве неточностей в творческомявлении, а не о факте их наличия или отсутствия.

В процессе поиска определения термину «информация», автор следовалвышеописанному критерию: определил границы и закончил поиск, кактолько почувствовал, что достиг их.

Как стало понятно в процессе поиска, дать абсолютно точное определениетермину «информация» невозможно. Возможно лишь иметь определениеадекватное в такой-то момент времени, в таких-то условиях.

Приведу определение, на мой взгляд, адекватное для условий этой статьи,на момент времени 11 марта 2003 года.

«Информация» — это... Информация. К сожалению, такого "тривиального"определения термину «информация» найти не удалось и даже более того,определения, построенные по схеме «это называется» — заведомоуязвимы из-за своей незаконченности, которая может проявиться послеизменения (расширения) смысла объектов или явлений, используемых вопределении. Ибо сохраняется вероятность появления в уже известныхобъектах ранее не известных свойств, что меняет ранее выработанноепонятие; сохряняется также возможность обнаружения ранее не известныхобъектов или явлений, свойствам которых ранее выработанные первичныепонятия не вполне отвечают или даже совсем не отвечают. [Вальтух] с.47

Современной науке известны три фундаментальные и взаимосвязанныесубстанции Универсума: материя, энергия и информация. Массарассматривается как мера воздействия гравитации на материю и мераинерции; энергия — как мера движения материи; информация, понятая вколичественном смысле, — как мера организации, присущей материальнымобъектам. [Miller] с.21

Ускользающая суть «информации»

Ситуация с «информацией» осложняется тем, что вышепреведенноеопределение совершенно не дает понятий содержанию информации, алишь затрагивает ее количественную сторону. Такая же ситуация обстоити с широко используемой формулой Шеннона, которая позволяет получитьколичество информации, воплощенной в некоторой системе. В общем видеформула Шеннона определяет, что "общее количество информации всистеме есть сумма ее величин, воплощенных в состояниях системы".Примечательно, что первоначально формула Шеннона была выработанадля решения задачи нахождения наиболее экономичного кода дляпередачи сообщений по каналам связи, созданных человеком иограничивалась только рассмотрением дискретных систем с конечнымколичеством состояний.

Другими словами на настоящее время понятно, что не существует понятия"информации вообще", т.е. как выражения чего-то общего, присущегоодновременно количеству информации и содержанию информации.

В этом отношении понятие информации аналогично понятию стоимости: вклассической теории стоимости признается понятие стоимости товаров,которая рассматривается как количество воплощенного в них труда ипотребительской стоимости, которая рассматривается как совокупность ихпотребительских качеств; но отсутствует понятие стоимости вообще, каквыражения чего-то общего между двумя сторонами товара. [Вальтух] с.41

На наш взгляд, не вызывает противоречия утверждение, что информацияимеет двойственный характер: она имеет конкретное содержание(качество) и абстрактное количество. [Вальтух] с.53. Кроме этого,анализируя природу сохранения информации в обследованномнаблюдателем объекте, можно придти к выводу, что информацияразделяется на две составляющие: объективную и субъективнуюинформацию.

В нашем понимании «объективная информация» в количественном смыслеесть некоторое свойство физических систем, присущее им независимо оттого, воспринимается оно субъектом или нет; это — если временнооставить в стороне сложность — само по себе разнообразие их возможныхсостояний и вариация распространенности (вероятности) этих состояний.Формула Шеннона при таком рассмотрении представляет собой научноевыражение этого свойства физических систем, составляющего законприроды.

Именно понятие объективной информации имеется ввиду в случае, когдаговорится об информации, присущей объекту как таковому.

В нашем понимании «субъективная информация» в количественномсмысле есть человеческие знания о разнообразии состояний объекта илисистемы и их распространенности (вероятностях). В конкретных расчетахформула Шеннона прилагается именно к субъективной информации, аточность получаемых выводов зависит от степени приближениясубъективной информации к объективной. [Вальтух] с.56

На настоящее время не опровергнуто, что физическая система в принципене теряет множественности присущих ей состояний, т.е. не превращается всистему, у которой достоверно лишь одно состояние, только потому, что извсех состояний в данный момент и в данном месте кем-то наблюдаетсяименно это состояние.

Множественность состояний, присущая некоторому объекту или системенезависимо от наших знаний о нем, образует объективнуюнеопределенность его состояний. Знания человека об этоймножественности, в свою очередь, образуют субъективнуюнеопределенность объекта или системы. Субъективная неопределенностьустраняется, когда выясняется, в каком именно состоянии находитсяобъект или система в данное время и в данном месте. Но потому, чтообъективная неопределенность сохраняется, получение дальнейших

сведений об объекте или системе содержит информацию, отличную отнуля.

Характеристическим свойством субъективной информации является то, чтокак только она получена, — она аннигилирует: сведения, которые усубъекта уже имеются, в дальнейшем не несут никакой информации. Нообъективная неопределенность сохраняется и по этому остаетсявозможность получать сведения о других состояниях, несущиеположительное количество информации.

Форма и содержание

Существует классическая, Гегелевская трактовка категории «форма-содержание»: "Содержание есть ни что иное, как переход формы всодержание, а форма — переход содержания в форму. Этот переход естьодно из важнейших определений." [Гегель] с.298. "Понятие «содержание»вводится Гегелем для более адекватного выражения сущности междуматерией и формой." [Крылов]

Кроме Гегелевской трактовки, которая "на сегодняшний день сталатривиальной констатацией факта" [Крылов], в литературе на текущиймомент имеет место более общая трактовка: "все существующее являетсявыражением только самих изменений (все существующее автономно)".[Крылов]

Все производимое только составляющими конкретный объектобразованиями создает его видимость, определенность. Происходящее собъектом не выражает ничего другого, кроме самих изменений, то естьсодержанием объекта не могут быть какие-либо, не относящиеся к егосоставу действия тех или иных образований, а формой — видимость,присущая другим, не входящим в его состав процессам, что и отражено вначальном определении ([Крылов] см. абзац выше). Иными словами, вседля определения и манипулирования с объектом имеется в самом объекте,и только оно, то, что в нем присутствует, и есть данный объект. [Крылов]

Более того, высказывается мнение, что "перетекание формы в содержаниеи обратно не может быть определением свойства. Это лишь констатациятого факта, что эти понятия действительно образуют категорию. Так жесведение формулировок определения этого свойства к описанию самогопроцесса этого перехода, основанного на различном конкретномматериале, то же мало эффективно, поскольку фиксирует постепенность,сиюминутность нашего отражения изменений объекта, а не сущностьсвойства, формирующего данную часть представлений об устройствелюбых объектов, хотя несомненно сама картина построена с его участием,поскольку так или иначе в мировоззрении человека всегда присутствуютвсе зафиксированные в языке, хотя еще и не до конца осознанныесвойства". [Крылов]

"Практически знание о наличие этого свойства позволяет смотреть наобъект как на законченное, автономное образование, которое ненуждается в участии каких-либо других процессов для своегосуществования, тем самым предполагается установления периметра всех

ему принадлежащих составляющих в виде некоторой определеннойданности. Суть практического применения данного свойства заключается впредполагании этого периметра. Если мы имеем представление об объекте,то следует предполагать, что у нас есть право дочертить данный периметрдля наиболее развернутого, полного представления о его реальномустройстве, то есть у нас возникает уверенность в целесообразностиданной активности". [Крылов]

Достижения науки, в том числе теории информации, расширяют границыпознанного, создавая тем самым предпосылки к переосмыслению данныхранее определений. Неожиданно появившаяся в начале прошлого века"новая" субстанция Универсума, информация, прямо или косвеннопоставила под сомнение многие основопологающие суждения, на которыхбазировались фундаментальные науки, к которым, в частности, относитсяфилософия.

Современный разрыв между достижениями в области технических наук, ккоторой изначально относилась теория информации, а также математики,к которой относится теория вероятностей и гуманитарными науками, вчастности философией, привел к тому, что до сих пор в суждениях многихфилософов отсутствует понимание значимости "новой" субстанции.

Игнорирование субстанции не может не приводить к неточностям. Вчастности, в вышеприведенном определении категории «формы-содержания» нет разделения между формой и содержанием; говорится,что одно переходит в другое и наоборот, т.е. по сути, этот «переход» —есть смысл данной категории.

Построим наше рассуждение от обратного и допустим, что «форма-содержание» есть переход, а не существование двух сущностей,связанных между собой лишь соответствием. Тогда становитсясправедливым утверждение, что за любым изменением формыавтоматически происходит изменение содержания.

Проследуем дальше: есть закон Шеннона, взятый в его первоначальномвиде, который определяет оптимальный код передачи информации порукотворным каналам связи. Понятно, что рукотворные каналы связи естьчасть Универсума, т.е. использование их в общем определении некомпрометирует суть определения. Далее, определимся с понятием «код».Определение из теории информации гласит, что код — есть формапредставления информации. Информация является субстанцией, чтоделает ее в такой трактовке эквивалентной другим субстанциям, которымиявляются материя и энергия.

Таким образом, если имеется несколько форм представления одногосодержания информации, то вышепреведенная трактовка категории«форма-содержание» как перехода одного в другое — неверна.

Обратимся к задаче, решаемой формулой Шеннона: есть содержание,которое оптимальным образом необходимо передать из одной точки вдругую. Ключевое требование в этой задаче — оптимально, следовательно,существует несколько способов, т.е. форм передачи.

Из вышесказанного следует, что в принципе форма и содержаниеразличны, но связанны между собой "на уровне способа выражения исуществования содержания". [Верещагина]

Более того, раз это так, для человеческого восприятия существуетнесколько форм одного содержания.

Говоря о множественности форм одного содержания следует иметь ввиду,что при доказательстве множественности форм имелась ввидусубъективная информация; та информация, которая используетсячеловеком. Но тем не менее, не смотря на эту оговорку сутьдоказательства, на взгляд автора, не меняется.

Формула количества информации

Формула Шеннона, измеряющая количество информации (1) выглядит так:

Где H — символ количества информации, воплощенной в некоторойсистеме, i — индекс состояний ситсемы, n — число состояний, pi —вероятность состояния i.

Формула предназначена для измерения количества информации всистемах, которым присуще конечное количество дискретных состояний,различающихся по распространенности внутри соответствующих систем.Доказано, что формула Шеннона выражает единственно возможную меруколичества информации с системах указанного в ней типа (с точностью допостоянного множителя, который служит для выбора единицыинформации). [Файнстейн] сс.10-14

Величина H в формуле Шеннона представляет собой математическоеожидание информации, воплощенной в некоторой системе, имеющейразличный состояния i. Единичная информация, воплощеная в состоянии i,определяется по формуле:

Ii = log2(1/pi) (2)

Если система имеет только одно состояние (n = 1), то для него pi = 1,Ii = 0, соответственно M = 0. Если n >= 2, то все вероятности p < 1, всеIi > 0, соответственно, H > 0

Вклад каждого из состояний в общую (среднюю) информацию,содержащуюся в ней, определяется величиной

Mi = piIi (3)

Было бы неверно полагать, что этот вклад тем больше, чем больше Ii, т.е.чем меньше pi.

Mimax достигается при pi = e-1 ~ 0.37 (Mi

max = 0.5307); Mi убывает вплотьдо нуля как при уменьшении, так и при увеличении вероятности поотношению к этому значению.

С учетом (3) формула (1) выглядит так:

Общее количество информации в системе есть сумма ее величин,воплощенных в состояниях системы.

Некоторые выводы

Подведем нашим рассуждениям небольшой итог.

1. Информация как таковая существует независимо от нас, как одна изтрех субстанций Универсума. В этом понимании информация являетсямерой организации, присущей материальным объектам.

2. Говоря об информации как таковой, мы имеем ввиду количественныйсмысл только одной из ее составляющих: объективной либосубъективной.

3. Объективная информация — субстанция, неподвластная нашимнамерениям, которая существует независимо от нас и нашегопредставления о ней. Говорить, таким образом, о конкретномсодержании (качественном смысле) объективной информацииневерно.

4. Субъективная информация — субстанция, которая нам подвластна: мыможем получать ее из окружающих нас объектов или систем.Субъективной информации не существует без участия субъекта: онапоявляется в момент получения ее субъектом и в этот же моментаннигилирует, т.е. перестает существовать переходя в сведения.

5. Количество получаемой субъективной информации тесно связано сколичеством знаний у субъекта: дополнительные знания даютвозможность получения дополнительной субъективной информации,не доступной другим субъектам, у которых отсутствуют эти знания.Говорить, таким образом, о качественном смысле (конкретномсодержании) субъективной информации в общем виде (применительнок множеству субъектов) неверно, в силу того, что восприятиесубъективной информации индивидуально для каждого субъекта.

6. Форма и содержание: сущности, обязательно присутствующие вместе,но не зависящие друг от друга настолько, насколько это возможно.Принципиально возможна количественная оценка различных форм,без привязки к содержанию, следовательно задача по поискуоптимальной формы для заданного содержания теоритическивыполнима.

7. Количество информации в системе может быть увеличено путемравномерного перераспределения вероятностей существующихсостояний, без введения новых.

Библиография

1. Вальтух К.К. Информационная теория стоимости. "Янус-К" 20012. Верещагина Т.И. Об аксиологизме методологии.

http://aeli.altai.ru/nauka/sbornik/1999/verechag.html3. Гегель Г.В.Ф. Феноменология духа. Спб. 1913.т.14. Крылов И. М. Введение в систему объективной философии.

http://new-philosophy.narod.ru/sys.htm5. Файнстейн А. Основы теории информации. М. Издательствоиностранной литературы 1960

6. Miller J.G. Living Systems. McGraw-Hill 1978

Copyright © 2003 ASWL.RU